Integrantes Daniel Camilo Vargas Quimbaya - 87454 Kevin Stiven Pineda Morales - 87458 Profesor Miller Julian Vargas Bautista Grupo Fecha 3BNL 28/02/2020 Laboratorio virtual: Área de aplicación física eléctrica MARCO TEÓRICO El campo eléctrico se puede describir como la región del espacio en que cualquier punto de carga situado en esa región experimenta una acción o fuerza eléctrica ocasionada por la presencia de una o más cargas eléctricas. Se caracterizan por ● Poseer carga que siempre se conserva, ● Las cargas de igual signo se repelen y las de diferente signo se atraen, ● La distancia entre las cargas es inversamente proporcional al doble de la distancia que las separa. ● Los campos eléctricos pueden tener un origen tanto en cargas eléctricas o en campos magnéticos, ● La unidad del campo eléctrico es dada en Newton por Culombio (N/C). Se debe tener muy en cuenta los valores correspondientes a: Constante de Coulomb; 4. Vuelva a dar clic para deshabilitar la casilla mostrar campo E y ubique el detector a una distancia aproximada de 2� de la carga, se recomienda utilizar la escala, y encuentre el valor para medir el valor de la magnitud y dirección del campo eléctrico. 5. Active la casilla cinta métrica, que se encuentra en el recuadro verde, y mida la distancia a la carga para comprobar que efectivamente hay 2�. Con esta distancia calcule, utilizando los conceptos de campo eléctrico, la magnitud, dirección y sentido del campo eléctrico generado por la carga, en el punto donde se encuentra el detector, y compare con el valor encontrado en el inciso 4. En caso de presentarse diferencias entre el valor calculado y el valor que entrega el programa discuta las posibles razones. Campo eléctrico generado por varias cargas: 1. Construir el arreglo de cargas, con su respectivo detector, según lo mostrado en la imágen Ley de Coulomb Intensidad del campo eléctrico Con base en lo propuesto anteriormente, se procede a realizar los siguientes experimentos utilizando la aplicación ubicada en la URL http://phet.colorado.edu/sims/charges-andfields/charges-and-fields_es.html: Campo eléctrico de una carga puntual: 1. Se procederá a seleccionar la casilla rejilla, tomar una carga positiva y un detector de campo de las cubetas. 2. Acerque el detector de campo a la carga positiva y describa lo que sucede a medida que lo hace. 3. Seleccione en el recuadro verde, la casilla mostrar campo E y describa lo observado. 2. Seleccione la casilla cinta métrica y determine las distancias de las cargas eléctricas al punto donde se encuentra el detector. Con estas distancias y los valores de las cargas calcule la magnitud, dirección y sentido del campo eléctrico en dicho punto y compare con los resultados obtenidos en el inciso anterior. En caso de presentarse diferencia entre el valor calculado y el valor obtenido en la gráfica discuta con sus compañeros las posibles razones. Dipolo eléctrico: 1. Construya el dipolo que se muestra a continuación e identifique con uno o varios detectores si es posible encontrar algún punto entre las cargas donde el vector campo eléctrico sea cero. Una vez ubicado el punto se tomará un pantallazo y anexe al trabajo 2. ¿Es posible que este punto se encuentre en una región entre la cargas? En caso negativo discuta con sus compañeros las razones por las cuales no es posible conseguir ese comportamiento. DESARROLLO Campo eléctrico de una carga puntual 1. Se procede con la construcción de lo mencionado en el marco teórico dando como resultado lo siguiente ● Según las medida dadas por el programa, el detector de campos se encuentra a 3.5 metros de distancia. ● La carga recibida por el detector de campos en la posición anteriormente mencionada es de 0.7 V/m. ● Como ya sabemos, las cargas positivas se encuentran en un estado de repulsión de otras cargas, es por eso que el programa muestra unas flechas que van en sentido contrario a la carga positiva. 2. Una vez construido el modelo anterior, se toma el detector de campos y se ubica en una posición más cercana(2 metros) a la carga positiva existente dando como resultado lo siguiente: Al acercar el detector de campos eléctricos a la carga positiva (0.5 metros de distancia) se evidencia lo siguiente: ● La carga detectada por el sensor eléctrico se vuelve mucho más intensa dando como resultado 38.3 V/m que influyen sobre el sensor en sentido contrario a la carga, dicha repulsión ocasiona un vector con una magnitud 3 veces mayor a la distancia entre el sensor eléctrico y la carga positiva. 3. Al habilitar la casilla mostrar campo E en la situación anteriormente descrita se observa lo siguiente: ● ● ● Se observa que la fuerza correspondiente al campo magnético de la carga positiva es mucho más intenso e influye con mayor potencia sobre el sensor de campo eléctrico, el cual, nos indica estar recibiendo una carga de 2.3 V/m en esta posición. Al ubicar el detector de campos mucho más cerca de la carga positiva, se genera un vector que va en dirección opuesta a la ubicación de la carga positiva. Esto se ocasiona por la repulsión mencionada anteriormente. Con la ayuda de la herramienta se puede observar en forma gráfica el comportamiento anteriormente descrito. El sensor de campos detecta una fuerza repulsiva y una carga de la fuerza eléctrica positiva mayor. Esto es proporcional a la fórmula de intensidad de campo eléctrico descrita en el marco teórico de este documento. 4. Se deshabilita la casilla mostrar campo eléctrico E y se ubica el sensor a una distancia aproximada de 2 metros. Encuentre el valor para medir la magnitud y dirección del campo eléctrico. La magnitud del campo eléctrico es de 2.2 N/m y la dirección es hacia el lado opuesto de la ubicación de la carga. 5. Se activa la cinta métrica en la aplicación según lo acordado y se comprueba que la distancia entre el sensor sea de 2 metros. Usando los conceptos de campo eléctrico se calcula la magnitud, dirección y sentido del campo eléctrico generado por la carga Se procede a comprobar la distancia con la cinta métrica Y usando los conceptos correspondientes a la carga eléctrica se realiza la obtención del valor correspondiente a la intensidad del campo eléctrico obteniendo el mismo resultado anteriormente mencionado. A continuación se muestra el procedimiento correspondiente. Campo eléctrico generado por varias cargas 1. Se procede a construir el arreglo de cargas según lo solicitado y se toman las medidas correspondientes 2. Con los valores de la distancia, cargas se procede a calcular la magnitud, dirección y sentido del campo eléctrico en el punto se procede a realizar la siguiente solución Se evidencia una diferencia de resultados entre los dados siguiendo el procedimiento y la página. dichos valores son distintos porque la aplicación e algo difícil de manejar para poder observar los valores exactos. Dipolo eléctrico 1. Se procede a construir el modelo de cargas según lo solicitado y se inicia con la búsqueda del punto entre las cargas con un vector de campo eléctrico igual a cero y se concluye que no es posible encontrar un vector con dicho valor, lo más aproximado a cero si es posible pero no se encuentra un punto con el campo eléctrico igual a cero. 2. No es posible encontrar un punto con magnitud de campo eléctrico igual a cero. La aproximación más cercana posible a este valor se logra ubicando el detector de campos eléctricos en medio de las cargas y alejado un poco en el eje y de la siguiente manera Cuando y tiende a infinito, del campo eléctrico tendrá un valor cero ya que son inversamente proporcionales. CONCLUSIONES ● La carga eléctrica positiva ocasiona repulsión entre los elementos. ● La carga eléctrica es proporcional al campo eléctrico. ● No es posible que el campo eléctrico que afecta a un objeto tenga el valor cero en un dipolo eléctrico. ● Es importante tener muy presente la dirección de los vectores representantes de las cargas ya que en algunas operaciones de cálculo realizadas el valor final dado por la calculadora es con un simbolo distinto al dado en la por la dirección de los vectores.
